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   浅析煤矿瓦斯抽放及再利用      ★★★ 【字体: 】  
浅析煤矿瓦斯抽放及再利用
收集整理:佚名    来源:本站整理  时间:2012-06-29 22:43:00   点击数:[]    

[本篇论文由5var5VAR论文频道为您收集整理,5VAR论文频道http://paper.5var.com将为您整理更多优秀的免费论文,谢谢您的支持]    摘要:瓦斯治理是煤矿安全的重中之重,合理利用瓦斯成为当前治理瓦斯的趋势。

    关键词:矿井瓦斯;抽放系统;利用

     瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中,在成煤的同时,由于物理和化学作用,继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味、无臭的气体,但有时可以闻到类似苹果的香味,这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554,在标准状态下瓦斯的密度为0.716 kg,瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍,难溶于水,不助燃也不能维持呼吸,达到一定浓度时,能使人因缺氧而窒息,并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。

    中国煤矿术语中的瓦斯是从英语gas译音转化而来,往往单指CH4(甲烷,也称沼气)。地下开采时,瓦斯由煤层或岩层内涌出,污染矿内空气。每吨煤、岩含有的瓦斯量称煤、岩的瓦斯含量,主要决定于煤的变质程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造和水文地质等因素。一般情况下,同一煤层的瓦斯含量随深度而递增。

    瓦斯的主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气,以及微量的惰性气体,如氦和氩等。在标准状况下,甲烷至丁烷以气体状态存在,戊烷以上为液体。如遇明火,即可燃烧,发生“瓦斯”爆炸,直接威胁着矿工的生命安全。

    瓦斯爆炸即为CH4燃烧,化学方程式为:CH4+2O2点燃CO2+2H2O当空气中氧气浓度达到10%时,若瓦斯浓度在5%~16%之间,就会发生爆炸,浓度在30%左右时,就能安静的燃烧。

    煤矿开采应遵循“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”以及“以抽定产、以风定产”的原则”。

    矿井瓦斯抽放,是指为了减少和解除煤矿瓦斯对煤矿安全生产威胁,为了有效利用瓦斯,利用机械设备和专用管道造成的负压,将煤层中存在或释放出来的瓦斯抽出来,输送到地面或其他安全地点的方法。

    AQ 1027《煤矿瓦斯抽放规范》规定:有下列情况之一的矿井,必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统:1)一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5 m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3 m3/min,用通风方法解决瓦斯问题不合时;2)矿井绝对涌出量达到以下条件的:—大于或等于40 m3/min;—年产量1.0~1.5 Mt的矿井,大于30 m3/min;—年产量0.6~1.0 Mt的矿井,大于25 m3/min;—年产量0.4~0.6 Mt的矿井,大于20 m3/min;—年产量等于或小于0.4 Mt,大于15 m3/min。

    3)开采有煤与瓦斯突出危险煤层。

    凡符合上述条件,并同时具备以下两个条件的矿井,应建立地面永久瓦斯抽放系统:1)瓦斯抽放系统的抽放量可稳定在2 m3/min以上;2)瓦斯资源可靠、储量丰富,预计瓦斯抽放服务年限在五年以上。

    统计资料表明,2006年,我国有5 227处高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井,其中67个国有重点煤矿企业有286处高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井。据国家安全生产监督管理总局统计,在原国有重点煤矿286处高瓦斯和瓦斯突出矿井中,实际开展瓦斯抽放的矿井有264处,占原国有重点煤矿286处高瓦斯和瓦斯突出矿井的92.3%。

    瓦斯抽放系统对矿井瓦斯抽放效果的影响。

    瓦斯泵的选型:瓦斯泵的流量必须满足矿井抽放期间预计最大瓦斯抽出量的要求。同时,从安装和经济角度考虑,并有适当余量为原则,避免“大马拉小车”或“小马拉大车”的现象。

    瓦斯管网的合理布置。抽放管网决定着抽放阻力的大小。抽放阻力大,系统性能低;抽放阻力小,系统性能高。管网阻力主要由管路长度、直径和管网布置所决定。管路长度负压端会受钻孔施工地点的不断增加而不断延伸,管路负压段理论上没有长度的限制,但管路的正压端排气管,在确保安全的情况下,应尽量缩短。实际井下抽放系统中,管网越复杂,易积水,多漏气,管理困难,系统性能也低。因此,在满足生产需要的前提下,应简化网路、及时关闭或拆除无用的管路,应合理安装放水器,及时放水,以降低管网阻力。

    煤矿瓦斯抽放规范中规定:抽放钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离(间距一般为200~300 m,最大不超过500 m)应设置放水器。

    瓦斯直接排放到大气中,其温室效应约为二氧化碳的21倍,对生态环境破坏性极强;而如果把它利用起来,用于发电、民用及汽车燃料、化工等领域,就能成为一种热值高的洁净能源和重要原料。

    2006年,鹤煤集团公司总投资5 000万元启动了瓦斯开发利用项目,该项目不仅成为河南规模最大的煤层气发电项目,并且成功攻克了低浓度瓦斯发电的技术难题,同时供暖工程的完工,还为鹤煤集团循环经济和矿区环境建设增添了新亮点。

    鹤煤六矿属于高瓦斯矿井,为了安全生产,每年井下要抽放200万立方米瓦斯,都排空浪费掉了,但尽管如此,这里还是发生过30多次瓦斯事故。六矿建起了瓦斯发电站,实现“以用促抽,以抽保安”。

    瓦斯发电余热供暖工程是六矿瓦斯发电机组的配套工程,供热面积达2万余平方米,可满足矿区6栋职工公寓的供暖需求,一个冬季可节约原煤2 000多吨。据了解,在目前瓦斯发电的基础上,六矿将根据瓦斯抽放量的提高,逐步对电站进行扩容。

    扩容后,瓦斯发电的余热就可实现冬季供暖、夏季制冷,取代现在的锅炉供暖、电力制冷方式,使瓦斯这一清洁能源得到充分利用。

    鹤煤自2004年启动的煤层气发电项目,填补了产煤大省河南利用煤层气发电的空白,开辟了瓦斯综合利用新途径。按照国家产业政策,鹤煤规划要在7对矿井建设22台煤层气发电机组。目前已有12台500千瓦发电机组投入运行,年发电4 080万千瓦时,可有效利用煤层气1 940万立方米;计划今年安装4台、改造2台机组,明年再安装6台机组。全部并网发电后,年发电量可达6 358万千瓦时,利用煤层气2 338万立方米,年产值、利税可分别达6 517万元、4 397万元。

    参考文献:

[1]GB 50215-2005,煤炭工业矿井设计规范[S].

[2]煤矿安全规程.

[3]煤层气暂行标准.

[4]AQ 1027-2006,煤矿瓦斯抽放规范[S].

综合论述

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